KR20180002227A - 반도체 소자 검사 방법 - Google Patents

Abstract

반도체 소자들에 대한 검사 방법이 개시된다. 상기 방법은, 반도체 소자들을 수납하기 위한 포켓들을 갖는 트레이와 상기 포켓들에 수납된 반도체 소자들에 대한 3차원 스캔을 수행하여 상기 반도체 소자들의 높이 정보를 획득하는 단계와, 상기 반도체 소자들의 높이 정보와 2차원 검사 카메라의 시야범위를 이용하여 상기 반도체 소자들에 대한 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들을 산출하는 단계와, 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들에 따라 상기 2차원 검사 카메라 또는 상기 트레이의 위치를 변경시키면서 상기 반도체 소자들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 소자 검사 방법{Method of inspecting semiconductor devices}

본 발명의 실시예들은 반도체 소자 검사 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 트레이에 수납된 반도체 소자들의 외관 검사를 위하여 상기 반도체 소자들에 대한 2차원 검사 이미지들을 획득하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자들은 증착, 포토리소그래피, 식각 등의 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정을 통해 반도체 다이들로 분할될 수 있으며, 상기 다이들은 다이 본딩 공정, 몰딩 공정, 소잉 공정 등을 통해 반도체 패키지들로서 제조될 수 있다.

한편, 상기 다이싱 공정 또는 소잉 공정 등을 통해 개별화된 반도체 소자들은 트레이에 수납될 수 있으며, 상기 트레이에 수납된 상태로 검사 카메라를 이용한 외관 검사가 수행될 수 있다. 상기 외관 검사에서 검사 카메라의 초점을 조절하기 위한 방법으로 레이저 오토 포커싱 방법 또는 영상 대조도 분석 방법이 대표적으로 사용될 수 있다.

그러나, 반도체 소자의 집적도 향상에 따라 외부 접속 단자들로서 사용되는 솔더 범프들의 피치가 감소되고 아울러 솔더 범프들 또는 솔더볼들의 크기가 감소됨에 따라 상기 검사 카메라의 초점 조절이 매우 어려워지고 있다. 특히, 상기 트레이에 반도체 소자들이 수납된 경우 상기 트레이의 휨에 의해 상기 반도체 소자들이 상기 검사 카메라의 초점 범위에서 벗어나는 문제점이 발생될 수 있으며, 이에 따라 새로운 검사 방법에 대한 개발 요구가 대두되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0103351호 (공개일자: 2008.11.27) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0026315호 (공개일자: 2016.03.09)

본 발명의 실시예들은 트레이에 수납된 반도체 소자들에 대한 개선된 외관 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자 검사 방법은, 반도체 소자들을 수납하기 위한 포켓들을 갖는 트레이와 상기 포켓들에 수납된 반도체 소자들에 대한 3차원 스캔을 수행하여 상기 반도체 소자들의 높이 정보를 획득하는 단계와, 상기 반도체 소자들의 높이 정보와 2차원 검사 카메라의 시야범위를 이용하여 상기 반도체 소자들에 대한 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들을 산출하는 단계와, 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들에 따라 상기 2차원 검사 카메라 또는 상기 트레이의 위치를 변경시키면서 상기 반도체 소자들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자들의 높이 정보는 레이저 슬릿광 간섭계, 모아레 간섭계 또는 스테레오 비전을 이용하여 획득될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들은 상기 반도체 소자들의 수평 방향 위치 좌표들과 상기 2차원 감사 카메라의 초점 거리를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 검사 이미지들과 기준 이미지를 비교하여 상기 반도체 소자들의 결함을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 결함 검출 결과에 따라 상기 반도체 소자들을 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자의 검사 방법은, 반도체 소자들을 수납하기 위한 포켓들을 갖는 트레이와 상기 포켓들에 수납된 반도체 소자들에 대한 3차원 스캔을 수행하여 상기 반도체 소자들의 높이 정보를 획득하는 단계와, 상기 반도체 소자들의 높이 정보와 2차원 검사 카메라의 시야범위를 이용하여 상기 반도체 소자들에 대한 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들을 산출하는 단계와, 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들에 따라 상기 2차원 검사 카메라 또는 상기 트레이의 위치를 변경시키면서 상기 반도체 소자들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같이 2차원 외관 검사를 수행하기 이전에 3차원 스캔을 통해 상기 트레이 수납된 반도체 소자들에 대한 초점 위치들을 산출함으로써 상기 외관 검사를 위한 보다 선명한 검사 이미지들을 획득할 수 있으며, 아울러 상기 트레이의 휨이 발생된 경우에도 상기 반도체 소자들의 외관 검사를 용이하게 수행할 수 있다. 결과적으로, 상기 반도체 소자들에 대한 외관 검사 신뢰도 및 쓰루풋이 크게 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 소자들의 높이 정보를 획득하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 3차원 스캔에 의해 획득된 반도체 소자의 3차원 이미지를 보여주는 사진이다.
도 4는 도 1에 도시된 반도체 소자들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 도 1에 도시된 반도체 소자들의 높이 정보를 획득하는 단계를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 3차원 스캔에 의해 획득된 반도체 소자의 3차원 이미지를 보여주는 사진이며, 도 4는 도 1에 도시된 반도체 소자들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 방법은 다이싱 공정 또는 소잉 공정에 의해 개별화된 후 트레이(20; 도 4 참조)에 수납된 반도체 소자들(10 : 도 2 참조)에 대한 외관 검사를 위해 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 트레이(20)는 상기 반도체 소자들(10)을 수납하기 위한 포켓들을 가질 수 있으며, 상기 반도체 소자들(10)이 상기 트레이(20)에 수납된 상태에서 상기 반도체 소자들(10)에 대한 외관 검사가 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, S100 단계에서 상기 트레이(20)와 상기 트레이(20)에 수납된 반도체 소자들(10)에 대한 3차원 스캔을 수행하여 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보는 3차원 스캐너(100), 예를 들면, 레이저 슬릿광 간섭계를 이용하여 획득될 수 있다. 구체적으로, 레이저 라인 프로젝터를 이용하여 상기 트레이 및 반도체 소자들 상에 레이저 슬릿광을 조사하고, 2차원 디지털 센서를 이용하여 상기 슬릿광 이미지를 획득할 수 있으며, 상기 슬릿광 이미지를 분석하여 상기 트레이(20) 및 상기 반도체 소자들(10)에 대한 높이 정보를 획득할 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 획득된 3차원 이미지(12)는 제어부(미도시)에 의해 생성될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 3차원 이미지(12)로부터 상기 포켓들에 수납된 반도체 소자들(10)의 높이 정보를 산출할 수 있으며, 아울러 상기 트레이(20)의 포켓들에 대한 수평 방향 위치 정보를 함께 산출할 수 있다.

상기에서는 슬릿광을 이용한 삼각법을 통해 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보를 산출하고 있으나, 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보는 상기 레이저 삼각법 이외에 다양한 방법을 통해 획득될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보는 모아레 간섭계, 스테레오 비전 등을 이용하여 획득될 수도 있으며, 또한 TOF(Time of Flight) 센서를 통해 획득될 수도 있다.

이어서, S110 단계에서 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보와 상기 반도체 소자들(10)에 대한 외관 검사를 위한 2차원 검사 카메라(200; 도 4 참조)의 시야 범위(FOV; Field Of View)를 이용하여 상기 반도체 소자들(10)에 대한 상기 2차원 검사 카메라(200)의 초점 위치들을 산출할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보와 함께 상기 2차원 검사 카메라(200)의 시야 범위를 고려하여 각 반도체 소자들(10)에 대한 초점 위치를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 반도체 소자들(10)의 초점 위치는 상기 반도체 소자들(10)의 수평 방향 위치 좌표들과 상기 2차원 검사 카메라(200)의 초점 거리를 포함할 수 있다.

계속해서, S120 단계에서 상기 2차원 검사 카메라(200)의 초점 위치들에 따라 상기 2차원 검사 카메라(200) 또는 상기 트레이(20)의 위치를 변경시키면서 상기 반도체 소자들(10)에 대한 검사 이미지들을 획득할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 반도체 소자들(10)이 상기 2차원 검사 카메라(200) 아래에 순차적으로 위치되도록 트레이(20)를 수평 방향으로 이동시키고, 아울러 상기 2차원 검사 카메라(200)를 상기 초점 거리들에 따라 높이를 조절하면서 상기 검사 이미지들을 획득할 수 있다.

상기와 같이 획득된 검사 이미지들은 S130 단계에서 기준 이미지와 비교될 수 있으며 이를 통해 상기 반도체 소자들(10)의 결함이 검출될 수 있다. 아울러, S140 단계에서 상기 결함 검출 결과에 따라 상기 반도체 소자들(10)이 양품 및 불량품 등으로 분류될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자의 검사 방법은, 반도체 소자들(10)을 수납하기 위한 포켓들을 갖는 트레이(20)와 상기 포켓들에 수납된 반도체 소자들(10)에 대한 3차원 스캔을 수행하여 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보를 획득하는 단계와, 상기 반도체 소자들(10)의 높이 정보와 2차원 검사 카메라(200)의 시야범위를 이용하여 상기 반도체 소자들(10)에 대한 상기 2차원 검사 카메라(200)의 초점 위치들을 산출하는 단계와, 상기 2차원 검사 카메라(200)의 초점 위치들에 따라 상기 2차원 검사 카메라(200) 또는 상기 트레이(20)의 위치를 변경시키면서 상기 반도체 소자들(10)에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같이 2차원 외관 검사를 수행하기 이전에 3차원 스캔을 통해 상기 트레이(20)에 수납된 반도체 소자들(10)에 대한 초점 위치들을 산출함으로써 상기 외관 검사를 위한 보다 선명한 검사 이미지들을 획득할 수 있으며, 아울러 상기 트레이(20)의 휨이 발생된 경우에도 상기 반도체 소자들(10)의 외관 검사를 용이하게 수행할 수 있다. 결과적으로, 상기 반도체 소자들(10)에 대한 외관 검사 신뢰도 및 쓰루풋이 크게 개선될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 반도체 소자 20 : 트레이
100 : 3차원 스캐너 200 : 2차원 검사 카메라

Claims (5)

1. 반도체 소자들을 수납하기 위한 포켓들을 갖는 트레이와 상기 포켓들에 수납된 반도체 소자들에 대한 3차원 스캔을 수행하여 상기 반도체 소자들의 높이 정보를 획득하는 단계;
   상기 반도체 소자들의 높이 정보와 2차원 검사 카메라의 시야범위를 이용하여 상기 반도체 소자들에 대한 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들을 산출하는 단계; 및
   상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들에 따라 상기 2차원 검사 카메라 또는 상기 트레이의 위치를 변경시키면서 상기 반도체 소자들에 대한 검사 이미지들을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자들의 높이 정보는 레이저 슬릿광 간섭계, 모아레 간섭계 또는 스테레오 비전을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 2차원 검사 카메라의 초점 위치들은 상기 반도체 소자들의 수평 방향 위치 좌표들과 상기 2차원 감사 카메라의 초점 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 검사 이미지들과 기준 이미지를 비교하여 상기 반도체 소자들의 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 결함 검출 결과에 따라 상기 반도체 소자들을 분류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.

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